泥浆性能影响环空岩屑运移的实验研究

在文献调研的基础上,对泥浆性能影响环空岩屑运移进行了实验研究。讨论了动塑比、表观粘度、塑性粘度、有效粘度、泥浆密度等因素对无因次岩屑床面积的影响。结果表明:层流下泥浆携岩能力随动塑比升高而增加,紊流时泥浆动塑比值与携岩能力关系不大;提出了一种极限粘度的概念,低于极限粘度时,泥浆携岩能力随粘度升高而降低,高于极限粘度时,两者关系相反;泥浆密度增加可使环空岩屑床面积大大降低。低粘紊流是清洗大斜度井与水平井的最佳措施。     

大斜度大位移定向井岩屑录井技术研究与应用

通过对影响大斜度大位移定向井岩屑录井质量原因的研究,把岩屑床的概念引入到录井技术中.并通过对岩屑床的研究,结合现场录井工作经验,提出了4项适合现场录井工作的技术方法.运用这些技术方法,在现场大斜度大位移定向井的录井中,取得了显著得应用效果,保证了地质目的的实现.     

水平井岩屑床清除的室内模拟试验

水平井水平段环空易形成岩屑床。模拟水平井水平段岩屑床形成、发展及清除过程进行了室内试验研究。结果发现,调整钻井液特性及水力条件可以使岩屑运移并清除岩屑床,当环空返速高于临界返速时,转动钻具,延长洗井时间,也可以改善环空净化。     

水平井段钻井液携带岩屑的实验研究

采用八种不同流体作为携带岩屑的介质,利用正交设计法安排实验,对水平井段同心环空和偏心环空中钻井液携带岩屑的问题进行了实验研究.全面考虑了环空流体返速、钻具旋转、钻具与井限间的偏心度、钻进速度、岩屑粒径及泥浆性能对岩屑运移的影响.得到了影响岩屑运移的主要参数和次要参数,以及各因素间交互作用的影响,建立了水平井段岩屑床厚度的经验模式.利用7口水平井资料对模式进行了验证,提出了以2cm岩屑床厚度作为安全钻进时的合理厚度,并依次求出了合理环空返速的大小.结合现场实际情况及理论研究成果,推荐了水平井洗井措施.     

斜井偏心环空注水泥顶替的研究

本文将介绍６０斜蝇具有５５％的偏心环空顶替过程的室内试验研究，模拟套管下到接近模拟井眼底部。在这样的几何条件下，顶替液有旁流的趋势，即绕过窄迫泥浆、通过宽边向上流动，试验结果在现场进行了实践。试验表明：流体粘度、紊流程度、浮边是影响环空下侧、窄间隙部分顶替过程的主要因素。当顶替液的密度比被顶替液的密度高时，环空窄间隙处的被顶替液浮流到环空宽间隙处而被携带走，这就降低了旁流趋势，大大地提高了顶替效率     

斜井环空测试工艺技术研究

斜井环空测试工艺技术是针对斜井井身结构复杂的特点,利用球型万向节将单参数测试仪组合起来,从油套环形空间内下入,可一次取全温度、压力、含水、流量等各项参数;通过流量含水一体化设计,流体被集流、混合后再进行含水测试,解决了斜井中油水分层,含水测量不准的问题.应用效果表明,该项技术测试工艺简便、录取参数齐全、解释精度高、经济效益好.     

泡沫钻水平井岩屑颗粒的运移规律研究

水平井岩屑大量堆积会引起摩阻和扭矩增加,还可能出现许多复杂问题,严重时会出现卡钻事故,甚至影响后续作业。为了研究大斜度及水平井中岩屑的输送规律,文章基于泡沫流体的特殊流变模型,建立了垂直/近垂直段、过渡段和大斜度/水平段岩屑输送的数学模型,并对岩屑床厚度随井斜角的分布特征以及不同泡沫流动参数对环空岩屑床厚度的影响规律进行分析。结果表明,井斜角、环空速度、泡沫质量、岩屑粒径和偏心度是影响环空岩屑传输的关键因素。环空中岩屑床的厚度随着井斜角的减小而减小;随泡沫流速、质量的增大而减小;随钻柱偏心度增大而增大。因此在现场作业中,在大斜度井段应降低钻柱偏心度,保证钻柱居中度,同时旋转钻柱、提高泡沫流速或增加泡沫质量来减小岩屑床的厚度,以便更好地改善井眼的清岩效果。     

水平井段偏心环空中岩屑运移机理的研究

运用概率统计和实验的方法,对水平井段偏心环空中的岩屑运移进行了研究和分析,建立了岩屑运移的物理模型与力学分析模型。从微观上分析,岩屑颗粒承受重力、浮力、拖曳力与上举力,以及颗粒间离散力的作用。根据环空流体返速的不同,分别以接触质、跃移质、层移质和悬移质的形式运动。从宏观上分析,岩屑运移存在4种不同的流动物理模型:均称悬浮、非均称悬浮、移动床和固定床流动。研究表明,环空流体返速对岩屑运移影响最大,随返速增加,岩屑运移速度呈线性增大;旋转钻具有利于岩屑运移;随钻杆与井眼偏心度增大,岩屑运移困难。     

钻井岩屑适时测试技术及其可行性研究

随着声波测井技术在岩石力学研究中的深入应用和发展,钻井岩屑适时测试技术越来越受到国内外广大学者的关注,它克服了岩心测试时岩样难以获得的缺点,且测试结果与大岩样基本一致.在钻井岩屑适时分析测试仪器、方法、测试数据处理以及与大尺寸岩心测试数据对比等方面进行了探索性的研究,认为钻井岩屑适时测试技术具有广阔的推广应用前景,应该进一步完善和深入研究,使其能更好地为石油钻井工程服务.     

岩屑床破坏工具流场的数值模拟

岩屑床破坏器是一种有效的斜井岩屑床破坏工具，具有水力和机械双作用破坏、清除岩屑床的特点。为了对岩屑床破坏器产生的钻井液流场有一个全面、准确的了解，应用计算机流体动力学（CFD）分析软件对其流动进行了数值模拟研究，给出了湍流模型、模型数值解法、模型的网格划分及边界条件，并从速度场、压力场、流线图三方面对数值模拟结果进行了分析，这为岩屑床破坏器的结构优化设计、制造及现场应用提供了必要的理论技术支持。     

岩屑压实机理的试验研究

岩屑压实机理的试验研究是针对钻井取心成本高、难以对巳钻井段的地层全面进行分析试验而提出的.根据分形理论及宏观破坏现象的微观统计观点,在对现场岩屑进行压实试验的基础上发现,岩屑压实后的物性参数与地层的某些物性参数有很好的一致性.     

高频谐振法测量定向模拟井岩屑沉积厚度

介绍了高频谐振法测量模拟井岩屑沉积厚度的装置及原理，对影响测量数据稳定性的原因进行了分析并提出了相应的抗干扰措施，并给出了测试流程和测量曲线。实验结果分析表明，测试结果与实际观测的情况基本吻合。     

南海大位移水平井中新型岩屑床破坏器的应用

针对南海大位移水平井钻井过程中上返岩屑容易在大斜度井段形成岩屑床,造成钻具托压、摩阻扭矩增大,出现憋泵甚至卡钻问题,研发了一种新型岩屑床破坏器,并提出了岩屑床破坏器在钻具组合中安放位置间距计算公式.新型岩屑床破坏器在南海东部某油田大位移水平井中应用效果良好,岩屑返出量大幅提高;钻具托压出现次数减少,首次出现的井深变深,...     

斜井和水平井钻井环空流核区及速梯区中岩屑的运移研究

长期以来，斜井和水平井的环空岩屑运移问题制约着斜井和水平井钻井，国内外学者在这方面做过大量的实验和理论研究，以液/固两相流为基础的理论模型在不断的发展。文章采用了新的研究方法，取岩屑颗粒单元为研究对象，通过分析偏心环空中流核区及速梯区岩屑颗粒的主要受力，来预测岩屑颗粒的运移趋势，通过数值计算，分析了井斜角、岩屑密度、钻井液返速对流核区中岩屑运移的影响、钻井液返速对速梯区中岩屑运移的影响及旋转钻柱能提高岩屑运移行程的机理，得出了一些对解决斜井和水平井钻井的环空岩屑运移问题有重要意义的结论。     

大位移井岩屑床危害及处理措施研究

在钻井过程中钻头破碎岩石所产生的大小、形状各异的岩屑颗粒堆积在井底,如不及时清理将会使钻头重复破碎,影响钻井速度,增加钻井成本。在大斜度、大位移井中,钻头破碎的岩屑易在井中形成岩屑床,导致钻井过程蹩泵、蹩钻甚至卡钻,因此,井眼净化是钻大斜度井的关键技术。在分析岩屑床的成因及危害的基础上,分析了井斜角、环空返速、钻井液性能、钻井液流态、钻具旋转等因素对携带岩屑效果的影响,提出了一些有效预防和解决高难度定向井携岩问题的办法和措施,指出最有效的方法应是适当地利用大排量、改善钻井液性能和借助岩屑床清除工具等相结合的综合措施除岩。     

非牛顿流体通过偏心环空的速度分布

根据非矩形槽模型和非牛顿Ellis模型建立了非牛顿流体偏心环空的数学模型，并在极坐标下求出速度分布分析表达式，该方法适用范围广泛，并克服了以往数值差分解法的繁琐和误差。对于钻井泥浆的设计、化学物的注入有一定的实用价值。     

气体钻水平井段环空岩屑床分布规律研究

目前关于气体钻水平井的理论研究大都集中在最小注气量的选择上,而对气体钻水平井水平段井筒内的岩屑床分布规律缺乏深入的理论研究。文章通过对气体钻水平井段气固流动特性的分析,应用气固两相流理论、扩散理论,建立了适合气体钻水平井水平井段三层流动的理论模型,即上层悬浮层、中间滑动床及底层岩屑固定床。根据现场某井数据进行了实例计算,计算结果表明,气体钻水平井在气速大于沉降速度时,水平井筒内的岩屑床为滑动床;滑动床的高度随着机械钻速的增高而增大,随着气速的增加、钻杆尺寸的增加而减小;相同条件下水平井段滑动床面积从趾端到根端逐渐降低。当气体返速小于沉降速度时则水平井筒内的流动为三层流动,滑动床、岩屑固定床的分布规律趋势与两层流动时大体相同。     

气体钻水平井岩屑运移数值模拟研究

针对气体钻水平井过程中的井眼净化问题,开展了水平段岩屑运移特征研究。基于气固两相流动模型,采用FLUENT软件模拟了气体钻井条件下不同粒径、不同注气量、不同钻杆转速和不同钻杆偏心距下单颗粒岩屑和岩屑颗粒群在水平环空的运移特性。模拟结果表明,单颗粒岩屑在水平环空的运移以跃移形式为主,而岩屑颗粒群的运移主要包括蠕移和跃移两种形式;粒径5.0 mm岩屑在注气量50,70和90 m3/min下的首次跳跃距离分别为0.55,0.90和1.50 m;在注气量为50 m3/min时,粒径1.5 mm岩屑的首次跳跃距是粒径3.0 mm岩屑的1.5倍;粒径7.0 mm岩屑在钻杆静止和转速为60 r/min下的第3次跳跃距离分别为0.43和0.62 m;粒径6.0 mm岩屑在偏心距0,10和15 mm条件下的第2次跳跃距离分别为0.55,0.44和0.28 m。研究表明,注气量越大、粒径越小、偏心距越小、钻杆转动越快,则岩屑运移的距离越远。建议采取适当提高注气量、安装水平井井眼净化工具、提高钻杆居中度等措施,以提高井眼净化效果。      

浅谈砂样采集的确切时间问题

该文从理论上分析了岩屑滞后于天然气的问题,为现场录井过程中何时采集砂样更准确提供了一个基本的计算方法。